CN113323851A - 气井自动加药泵泵效监测与泵注量精度提升简易方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于气井自动加药泵泵效监测与泵注量精度提升的方法，包括：实时记录用于存储待加注药剂的储液罐液位、以及用于泵出待加注药剂的加药泵的出口端压力，计算当前注剂过程的累计注剂量；实时检测累计注剂量，在判断出累计注剂量达到预设的目标注剂量时停泵；计算停泵时加药泵的泵效和停泵后泵出口处的实时压力递减速度，基于此，利用预设的含有不同泵工作状态划分区域信息的泵效与停泵后压力递减速度关系模型，确定停泵后加药泵的工作状态。本发明实现了泵效监测与准确加药，降低自动或智能加药泵故障风险点数量及成本，提高整个加药设备的可靠性，提高了加药泵的泵注量精度。

Description

气井自动加药泵泵效监测与泵注量精度提升简易方法

技术领域

本发明涉及石油天然气开采技术领域，尤其是涉及一种用于气井自动加药泵泵效监测与泵注量精度提升的简易方法。

背景技术

天然气井开采进入中后期，会因为携液能力不足发生井底积液，造成气井水淹停产。泡沫排液采气工艺是排除气井积液、维持气井稳产的有效手段，在各类排液采气工艺中应用最为广泛。

近年来，随着数字化气田的推行，泡沫排液采气加注工艺正在向自动化方向发展，出现了一泵一井的单井自动注剂方法、以及一泵多井的丛式井自动或智能注剂方法。但无论是那种注剂过程都使得现有自动注剂方法仍存在以下三方面的问题：(1)目前自动注剂装置普遍采用高压泵的柱塞行程计算实际泵注排量，但泵阀芯自然磨损、单流阀失效气体窜入造成气蚀等均会导致泵排量降低，计量不准确，无法达到加注精度。(2)常规采用流量计监测真实排量能够实现最准确加药，但流量计低液位、低流速下计量精度低、误差大，且应用中发现流量计失效率高、成本增加、设备免修期短，现场更换困难。(3)目前自动注剂方法中普遍未对泵效进行监测，不利于实时掌握和判断泵的工作状态，未能及时排除故障和进行维修，无法实现自动精确加注和智能调整加注制度。

因此，现有技术急需提供一种能够提高药剂加注过程精度的方法。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种用于气井自动加药泵泵效监测与泵注量精度提升的方法，包括：累计注剂量计算步骤、实时记录用于存储待加注药剂的储液罐液位、以及用于泵出所述待加注药剂的加药泵的出口端压力，计算当前注剂过程的累计注剂量；累计注剂量监测步骤、实时检测所述累计注剂量，在判断出所述累计注剂量达到预设的目标注剂量时停泵；泵效监测步骤、计算停泵时所述加药泵的泵效和停泵后泵出口处的实时压力递减速度，基于此，利用预设的含有不同泵工作状态划分区域信息的泵效与停泵后压力递减速度关系模型，确定停泵后所述加药泵的工作状态。

优选地，在所述泵效监测步骤中，进一步，获取在所述当前注剂过程启动前所述加药泵的初始额定排量；根据所述初始额定排量，得到在所述加药泵运行阶段对应的第一实际排液量；根据所述加药泵运行阶段内所述储液罐的第二实际排液量、和所述第一实际排液量，计算停泵泵效。

优选地，在所述泵效监测步骤中，进一步，设置在停泵后所述泵出口处的实时压力采集时间范围；根据所述实时压力采集时间范围、停泵时所述泵出口处的停泵压力、以及停泵后所述泵出口的实时压力，得到所述实时压力递减速度。

优选地，所述累计注剂量计算步骤，包括：根据当前注剂过程中所述加药泵启动时对应的所述储药罐的初始液位、所述加药泵运行时所述储药罐在不同时刻下的实时液位、以及储液罐横截面积，利用累计注剂量计算式，实时计算所述累计注剂量。

优选地，进一步，设置所述关系模型中用于限定所述加药泵处于不同工作状态的第一泵效阈值和第二泵效阈值，其中，所述第一泵效阈值表示所述加药泵发生电流过载使其无法加载时对应的最小泵效，所述第二泵效阈值表示所述加药泵正常工作时对应的最低泵效；设置所述关系模型中用于限定所述加药泵处于不同工作状态的第一压力递减速度阈值和第二压力递减速度阈值，其中，所述第一压力递减速度阈值为所述泵出口处所在通道内的最小压力递减速度，所述第二压力递减速度阈值为所述泵出口处所在通道内正常状态下的压力递减速度；利用所述第一泵效阈值、所述第二泵效阈值、所述第一压力递减速度阈值和所述第二压力递减速度阈值，构建所述关系模型，使得该模型划分为多个区域，每个所述区域对应表示所述加药泵的相应工作状态。

优选地，所述关系模型中的加药泵工作区域包括：正常工作区、气蚀影响泵效区、轻度磨损区、重度磨损区、电流过载区和数据传输异常区。

优选地，进一步，在判断出当前加药泵工作在所述气蚀影响泵效区时，生成第一预警信号，以利用该信号控制设置在所述泵出口所在采液通道内的泄压阀启动。

优选地，所述停泵泵效利用如下表达式计算：

其中，η₂表示停泵泵效，A表示所述储液罐的横截面积，h₁表示启泵前所述储液罐的初始液位，h₂表示停泵时所述储液罐的液位，t₁表示启泵时刻，t₂表示停泵时刻，Q₀所述初始额定排量。

优选地，所述初始额定排量为前一次使用当前加药泵时加药泵运行阶段对应的停泵排量，其中，所述初始额定排量利用如下表达式计算：

其中，Q₀表示所述初始额定排量，A表示所述储液罐的横截面积，h’表示前一次使用当前所述加药泵时对应的启泵时刻所述储液罐中的液位，h₀表示前一次使用当前所述加药泵时对应的停泵时刻所述储液罐中的液位，t’表示前一次使用当前所述加药泵时对应的启泵时刻，t₀表示前一次使用当前所述加药泵时对应的停泵时刻。

优选地，所述累计注剂量计算式利用如下表达式表示：

L_in＝10A(h₁-h_in)

其中，A表示所述储液罐的横截面积，h₁表示启泵前所述储液罐的初始液位，h_in表示所述加药泵运行过程中所述储液罐的实时液位，L_in表示所述累计注剂量。

与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：

本发明提供了一种用于气井自动加药泵泵效监测与泵注量精度提升的简易方法。该方法一方面采用无流量计、和/或无需监控泵活塞行程的方法，快速、有效且准确的得到加药泵有效泵出的药剂液体排量数据，并对其进行实时监控；另一方面从实时监测泵效的角度，保障了加药泵的高效运行性，使得加药泵最大程度的按照所设置的静态参数对应的实际需求实施药剂加注过程，从而提高了整个加注过程的泵注量精度。本发明不采用流量计条件下的泵效监测与准确加药，利用实时监控加药泵的工作状态，降低自动或智能加药泵故障风险点数量及成本，提高整个加药设备的可靠性，提高了气井自动或智能加注泵的泵注量精度。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本申请实施例的气井自动加药泵泵效监测与泵注量精度提升简易方法的步骤图。

图2为本申请实施例的气井自动加药泵泵效监测与泵注量精度提升简易方法的具体流程图。

图3为本申请实施例的气井自动加药泵泵效监测与泵注量精度提升简易方法中的泵效监测与停泵后压力递减速度关系示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

天然气井开采进入中后期，会因为携液能力不足发生井底积液，造成气井水淹停产。泡沫排液采气工艺是排除气井积液、维持气井稳产的有效手段，在各类排液采气工艺中应用最为广泛。

近年来，随着数字化气田的推行，泡沫排液采气加注工艺正在向自动化方向发展，出现了一泵一井的单井自动注剂方法、以及一泵多井的丛式井自动或智能注剂方法。但无论是那种注剂过程都使得现有自动注剂方法仍存在以下三方面的问题：(1)目前自动注剂装置普遍采用高压泵的柱塞行程计算实际泵注排量，但泵阀芯自然磨损、单流阀失效气体窜入造成气蚀等均会导致泵排量降低，计量不准确，无法达到加注精度。(2)常规采用流量计监测真实排量能够实现最准确加药，但流量计低液位、低流速下计量精度低、误差大，且应用中发现流量计失效率高、成本增加、设备免修期短，现场更换困难。(3)目前自动注剂方法中普遍未对泵效进行监测，不利于实时掌握和判断泵的工作状态，未能及时排除故障和进行维修，无法实现自动精确加注和智能调整加注制度。

为了解决上述现有技术的问题，本发明提出了一种用于气井自动加药泵泵效监测与泵注量精度提升的简易方法(以下简称“泵效监测方法”)。该方法采用实时监测待加注药剂的储液罐液位、以及泵出待加注药剂的加药泵出口端的实时压力，来对当前注剂过程的累计单次注剂量进行监测，无需利用传统的监测流量计和/或高压泵柱塞行程的数据来监测累计注剂量，在一定程度上提高了利用传统方法来监测实时累计注剂量的监测结果的精度。另外，本发明在不采用流量计和/或高压泵柱塞行程数据来监测累计注剂量的基础上，还进一步利用停泵泵效、和停泵后泵出口处的实时压力递减速度来判断加注泵使用后的工作状态，能够实时掌握和判断加药泵的工作状态，可及时排除泵、和/或加注管道、和/或参与监测泵效方法的各类传感器等的故障，并进行及时维修。这样，本发明不但在累计加注量监测方面，还在实时掌握加药泵工作状态的方面上，提高了整个药剂注入过程的注入精度。

在对本发明所述的泵效监测方法进行说明之前，需要对本发明所述的泵效监测方法所适用的实际应用场景进行说明。在泡沫排液采气工艺实施时，需要将不同类型的药剂(待注入药剂)按照预定的顺序，依次经过采液通道、加药泵和注入通道，将待注入药剂加注至井下。采液通道、加药泵和注入管道依次相连，并构成为加注管道。其中，加药泵的液体流入端与采液通道的液体出口端连通(连接)，采液通道的液体流入端与用于承载待注入药剂的药剂罐连通(连接)，加药泵的液体流出端(出口端)与注入通道的液体流入口端连通(连接)，注入通道的液体流出端与当前需要注入待注入药剂的气井井口连通(连接)。另外，加药泵采用高压泵设备，实现对待注入药剂的高压高效抽取。这样，在实施一次加注过程之前，需要先确定好本次注剂过程所需的加注时长、和目标加注量，在启动加药泵后，待注入药剂就能够从其所在的药剂罐中经过相应的采液通道、加药泵和相应的注入通道，流入待注入目标井的井下，从而完成针对当前待注入药剂的单次注剂过程。由于每个注剂过程所对应的泵效监测过程是一致的，故本发明实施例以单次注剂过程为例进行说明。

图1为本申请实施例的气井自动加药泵泵效监测与泵注量精度提升简易方法的步骤图。如图1所示，首先，步骤S110当前注剂过程开始后(加药泵启动后)，实时记录用于存储待加注药剂的储液罐的液位、以及用于泵出当前待加注药剂的加药泵的出口端实时压力，实时计算当前注剂过程中的累计注剂量。其中，在本发明实施例中，需要在储液罐内设置液位传感器，以对当前储液罐内的待注入药剂的液位进行实时检测。还需要在加药泵的出口端(药剂流出端)对应的通道内设置相应的压力传感器，以对当前加药泵的泵出口处的压力进行实时检测。进一步，本发明实施例中的累计注剂量指的是，当前注剂过程启动后，随着加药泵不断的运行，从加药泵流出的待注入药剂的累计排量。

而后，进入到步骤S120中，在当前加药泵运行过程中，实时检测不断变化的累计注剂量，当判断出实时累计注剂量达到预设的目标注剂量时控制当前加药泵停止运行，从而进入到步骤S130中。其中，目标注剂量(即上述目标加注量)根据当前注剂过程的需求而确定，本发明对此不作具体限定。另外，如果累计注剂量未达到上述目标注剂量时，继续在步骤S110中实时计算累计注剂量并在步骤S120中不断检测实时获取到的累计注剂量，此时，加药泵仍然运行，当前注剂过程的加药阶段并未结束。

这样，通过上述步骤S110和步骤S120无需利用流量计和/或采集高压泵活塞行程等影响累计注剂量监测结果精度的因素，便能够准确、简单、有效的对实时变化的累计注剂量进行监测，从而在一定程度上提高了整个注剂过程的泵注量精度。

步骤S130计算停泵时当前加药泵的泵效和停泵后泵出口处的实时压力递减速度，基于此，利用预设的含有不同泵工作状态划分区域信息的泵效与停泵后压力递减速度关系模型，确定停泵后当前加药泵的工作状态。其中，本发明构建了一种用于判断加药泵工作状态的模型，具体通过泵效(加药泵将液体泵出效能)与停泵后泵出口处的实时压力递减速度的关系图来表示。图3为本申请实施例的气井自动加药泵泵效监测与泵注量精度提升简易方法中的泵效监测与停泵后压力递减速度关系示意图。如图3所示，该关系模型中的横坐标为泵效、纵坐标为停泵后的压力递减速度，该关系图通过第一泵效阈值C1、第二泵效阈值C2、第一压力递减速度阈值M1和第二压力递减速度阈值M2被分为了六个不同的区域。其中，关系模型中的加药泵工作区域包括：正常工作区Ⅰ、气蚀影响泵效区Ⅱ(泵出口处的管道的发生气蚀现象而影响了加药泵泵效)、轻度磨损区Ⅲ(加药泵轻微磨损)、重度磨损区Ⅳ(加药泵磨损严重)、电流过载区Ⅴ(输入至加药泵电机电流过大使其无法进行加载)和数据传输异常区Ⅵ(传感器数据等信息传输异常)。第一泵效阈值表示当前加药泵的电机输入电流过大使其无法加载时对应的最小泵效，第二泵效阈值表示当前加药泵正常工作时对应的最低泵效，第一压力递减速度阈值为泵出口处所在通道内的最小压力递减速度，第二压力递减速度阈值为泵出口处所在通道内正常状态下的压力递减速度。

因此，在构建本发明所述的关系模型过程中，首先，需要设置关系模型中用于限定加药泵不同工作状态的第一泵效阈值和第二泵效阈值；而后，设置关系模型中用于限定加药泵不同工作状态的第一压力递减速度阈值和第二压力递减速度阈值；最后，利用上述第一泵效阈值、上述第二泵效阈值、上述第一压力递减速度阈值和上述第二压力递减速度阈值，构建当前关系模型，使得该模型划分为多个区域，每个区域对应表示加药泵的相应工作状态。具体地，关系模型的区域划分规则为：在大于C2且小于M2所构成的区域内形成为正常工作区Ⅰ；在大于等于C1、且小于等于C2、且小于等于M1所构成的区域内形成为气蚀影响泵效区Ⅱ；在大于等于C1、且小于等于C2、且大于等于M1、且小于等于M2所构成的区域内形成为轻度磨损区Ⅲ；在小于C2且大于M2所构成的区域内形成为重度磨损区Ⅳ；在小于C1且小于M2所构成的区域内形成为电流过载区Ⅴ；在大于C2且大于M2所构成的区域内形成为数据传输异常区Ⅵ。

进一步，在停泵后，步骤S130需要先计算停泵时刻对应的当前加药泵在该次加注过程中所体现出的泵效(液体泵出能力)，并将其作为评价加药泵工作状态的其中一个参考因素，而后，在停泵之后的预设时间段Δt内，随着停泵时间的不断推进，泵出口处的压力处于实时递减状态，此时，需要计算出停泵后加药泵的实时减速速度，并将其作为评价加药泵工作状态的另一个参考因素。通常情况下，若加药泵处于正常工作状态，则其能够在短时间内呈现减速速度快速减小的趋势，且停泵泵效很高。若加药泵处于气蚀影响泵效状态，则加药泵呈现泵效不足的状态、且减速速度几乎不发生变化。若加药泵处于严重磨损状态，则加药泵呈现泵效不足的状态、且减速速度很高。若加药泵处于电流过载状态，则加药泵呈现泵效极低而无法加载的状态。若加药泵处于数据传输异常状态，则加药泵呈现泵效计算结果和实时减速速度的计算结果是记不准确的，且都表现出数值很高的状态。由此，在计算出上述停泵泵效和停泵后加药泵的实时减速速度之后，实时检测停泵泵效计算结果与上述第一泵效阈值C1和第二泵效阈值C2之间的大小关系、以及实时减速速度与第一压力递减速度阈值M1和第二压力递减速度阈值M2之间的大小关系，从而判断出当前加药泵所属的工作状态区域。

这样，本发明通过上述方案在基于实时监测累计注剂量的基础上，还能够在每次停泵后判断出当前加药泵所属的工作状态，以对加药泵的状态进行监控，从而保障了加药泵的正常工作状态的监控，使得累计注剂量的计算结果精度不会因异常的加药泵工作状态而受到影响，通过对加药泵工作状态进行监控的方式进一步保障了整个注剂过程的注剂准确度(保障注剂需求与实际注剂效果的一致性)。

图2为本申请实施例的气井自动加药泵泵效监测与泵注量精度提升简易方法的具体流程图。下面结合图1和图2，对本发明实施例所述的泵效监测方法进行详细说明。

如图2所示，步骤S201在储液罐中设置液位传感器，在高压泵(加药泵)出口的通道内设置压力传感器。具体地，液位传感器实时采集储药罐的液位数据、压力传感器实时采集泵出口的压力数据，而后，利用远程控制台实时获取相应的液位数据和压力数据，从而进入到步骤S202中。

步骤S202远程控制台获取在当前注剂过程启动前，加药泵的初始额定排量，而后，进入到步骤S203中。在本发明实施例中，当前注剂过程的初始额定排量为前一次使用该加药泵时加药泵运行阶段对应的停泵排量，以此作为此次加注过程的初始额定排量。其中，初始额定排量利用如下表达式表示：

式(1)中，Q₀表示初始额定排量，单位为m³/h；A表示储液罐的横截面积，单位为m²；h’表示前一次使用当前加药泵时对应的启泵时刻储液罐中的液位，单位为cm；h₀表示前一次使用当前加药泵时对应的停泵时刻储液罐中的液位，单位为cm；t’表示前一次使用当前加药泵时对应的启泵时刻，单位为s；t₀表示前一次使用当前加药泵时对应的停泵时刻，单位为s。

步骤S203通过上述远程控制台输入本次注剂过程的静态参数：目标(单次)注剂量L、储液罐横截面积A、加注时长T、和停泵后采集泵出口处实时压力的持续时间Δt。

步骤S204由远程控制台控制加药泵启动，远程控制台实时接收并记录液位传感器传输的初始液位h₁、以及初始液位对应的初始时刻(启泵时刻)t₁，而后进入到步骤S205。

步骤S205在加药泵运行过程中，远程控制台实时记录从液位传感器传输来的储液罐在不同时刻下的实时液位h_in、与实时液位同步对应的实时时刻t_in、泵出口处的实时压力P_in，计算实时动态参数：累计注剂量。具体地，根据当前注剂过程的加药泵启动时对应的储药罐的初始液位、加药泵运行时储药罐在不同时刻下的实时液位、以及储液罐横截面积，利用累计注剂量计算式，实时计算实时累计注剂量。其中，上述累计注剂量利用如下表达式表示：

L_in＝10A(h₁-h_in) (2)

在式(2)中，h₁表示当前注剂过程内启泵前储液罐的初始液位(即加药泵启动时刻的初始液位)，单位为cm；h_in表示当前注剂过程内加药泵运行过程中储液罐的实时液位，单位为cm；L_in表示累计注剂量，单位为L。这样便完成了对累计注剂量的实时监测，从而进入到步骤S206中。

步骤S206远程控制台对实时计算出的累计注剂量进行实时检测并诊断，判断累计单次注剂量是否达到目标单次注剂量，若达到，则远程控制台生成停泵控制指令，并发送至加药泵，使得加药泵在该指令的控制下停止运转，使其开始进入停泵状态，从而进入到步骤S207。另外，若实时累计单次注剂量未达到上述目标单次注剂量，则由远程控制台继续控制加药泵运转，并维持泵注状态，而后，返回至上述步骤S205中，继续进行动态参数(累计注剂量)的实时计算。

步骤S207在由远程控制台控制加药泵停泵的时刻，进一步继续由远程控制台记录停泵时刻的储液罐停泵液位h₂、停泵时刻t₂、停泵时刻t₂对应的泵出口处的压力P₂，并实时记录停泵后不断变化的时刻(t₂+Δt)下所对应的泵出口处的通道实时压力P₃，而后基于这些数据，计算停泵时刻的泵效、以及实时计算停泵后随着时间推进过程中的加药泵实时压力递减速度。

具体地，先按照如下步骤计算停泵泵效：首先，获取步骤S202中得到的在当前注剂过程启动前加药泵的初始额定排量，也就是，前一次使用当前加药泵时加药泵运行阶段对应的停泵排量；然后，根据当前初始额定排量，得到在加药泵运行阶段对应的(第一)实际排液量；最后，根据加药泵运行阶段内的储液罐的(第二)实际排液量、和第一实际排液量，利用停泵泵效计算式，计算停泵泵效。其中，停泵泵效计算式利用如下表达式表示：

在式(3)中，η₂表示停泵泵效，％；h₂表示当前注剂过程内停泵时刻的储液罐液位，单位为cm；t₁表示当前注剂过程内启泵时刻，单位为s；t₂：表示当前注剂过程内的停泵时刻，单位为s。

在得到停泵泵效后，按照如下步骤计算停泵后的加药泵实时压力递减速度：首先，设置针对当前注剂过程在停泵后泵出口处的压力采集时间范围Δt；然后，根据实时压力采集时间范围、停泵时泵出口处的停泵压力、以及停泵后泵出口的实时压力，利用实时压力递减速度计算式，得到压力采集时间范围内不同时刻下的实时压力递减速度。需要说明的是，上述压力采集时间范围Δt是计算压力递减速度的时间范围基准，可参考加药泵正常运行状态下的停泵后出口出压力完全释放所需要的时间而确定，本发明实施例对此不作具体限定，本领域技术人员可根据实际情况而设置。

其中，上述实时压力递减速度计算式采用如下表达式表示：

式(4)中，ε表示当前停泵后泵出口处通道内的压力递减速度，单位为MPa/min；P₂表示停泵时泵出口处通道内的停泵压力，单位为MPa；P₃表示停泵后泵出口处通道内的实时压力，单位为MPa；Δt表示停泵后泵出口处的压力采集时刻到停泵时刻之间的时间，单位为s。

这样，按照上述方法完成了对实时变化的累计注剂量和停泵后泵出口压力的实时监测、以及停泵泵效的计算，从而进入到步骤S208中，以利用上述关系模型对当前加药阶段完成后的加药泵所属的工作状态进行诊断。

步骤S208设置构建关系模型中的停泵泵效阈值(第一泵效阈值和第二泵效阈值)和泵出口处通道内的压力递减速度阈值(第一压力递减速度阈值和第二压力递减速度阈值)。其中，C₁为输入至加药泵电机电流过大无法加载时对应的最小泵效，在本发明实施例中，优选为10％；C₂为加药泵正常工作的最低泵效，在本发明实施例中，优选为90％以上；M₁为泵出口处通道内的最小压力递减速度，在本发明实施例中，优选为0.2MPa/min；M₂为泵出口处通道内正常压力递减速度，在本发明实施例中，优选为5.0MPa/min。需要说明的是，上述停泵泵效阈值和压力递减速度阈值的设定可根据实际需求、设备条件等因素的不同而进行参数调整，本发明对此不作具体限定，本领域技术人员可根据实际需求进行相应调整。在完成模型参数设置后，进入步骤S209。

步骤S209由远程控制台按照上述关系模型内各区域的划分规则，生成相应的关系模型，并完成模型的构建，参见图3，形成为气井自动加药泵泵效监测与泵出口采液管道压力递减速度关系的正交图版，以进入到步骤S210中。

步骤S210利用上述构建好的关系模型，由远程控制台对步骤S207得到的停泵泵效、和实时压力递减速度进行检测，判断这些数据落入上述关系模型中的具体哪一个区域，从而确定出当前加药泵的工作状态类型，从而进入到步骤S211中。如图1所示，加药泵所处的工况区域分为：Ⅰ区为正常工作区、Ⅱ区为气蚀影响泵效区、Ⅲ区为轻度磨损区、Ⅳ为重度磨损区、Ⅴ区为电流过载区和Ⅵ为数据传输异常区。

步骤S211将上述停泵泵效、以及步骤S210判断出的加药泵的工况区域判断结果进行输出，进一步，将其显示在远程控制台的显示屏上。而后，在对加药泵工况区域判定结果进行输出的同时，还需要对现场工作人员或其他设备进行预警提示，以进行相应的故障排除。

具体地，在判断出当前加药泵的工作状态为正常状态时，将当前类型的判断结果显示在远程控制台的显示屏上，说明可以继续(在后续注剂过程中)控制当前加药泵的自动运行。在判断出当前加药泵的工作状态为气蚀影响泵效状态时，一方面将当前类型的判断结果显示在远程控制台的显示屏上，同时还生成第一预警信号，以利用该第一预警信号控制设置在泵出口所在通道内的自动泄压阀启动，从而将泵内气体排出，改善当前气蚀现象。在判断出当前加药泵的工作状态为轻度磨损状态时，将当前类型的判断结果显示在远程控制台的显示屏上，说明可以继续(在后续注剂过程中)控制当前加药泵的自动运行，并持续观察泵效。在判断出当前加药泵的工作状态为重度磨损状态时，将当前类型的判断结果显示在远程控制台的显示屏上，此时，建议对当前加药泵进行及时维修、保养或更换。在判断出当前加药泵的工作状态为(输入)电流过载状态时，将当前类型的判断结果显示在远程控制台的显示屏上，以提醒现场工作人员需要对当前加药泵进行及时维修或保养。在判断出当前加药泵的工作状态为数据传输异常状态时，将当前类型的判断结果显示在远程控制台的显示屏上，以提醒现场工作人员需要对与当前加药泵连接的适用于当前注剂过程的相关采液通道内的各类传感器(压力传感器、液位传感器)、以及数据传输线进行排查等。

本发明公开了一种用于气井自动加药泵泵效监测与泵注量精度提升的简易方法。该方法一方面采用无流量计、和/或无需监控泵活塞行程的方法，快速、有效且准确的得到加药泵有效泵出的药剂液体排量数据，并对其进行实时监控；另一方面从实时监测泵效的角度，保障了加药泵的高效运行性，使得加药泵最大程度的按照所设置的静态参数对应的实际需求实施药剂加注过程，从而提高了整个加注过程的泵注量精度。本发明不采用流量计条件下的泵效监测与准确加药，利用实时监控加药泵的工作状态，降低自动或智能加药泵故障风险点数量及成本，提高整个加药设备的可靠性，提高了气井自动或智能加注泵的泵注量精度。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种用于气井自动加药泵泵效监测与泵注量精度提升的方法，包括：

累计注剂量计算步骤、实时记录用于存储待加注药剂的储液罐液位、以及用于泵出所述待加注药剂的加药泵的出口端压力，计算当前注剂过程的累计注剂量；

累计注剂量监测步骤、实时检测所述累计注剂量，在判断出所述累计注剂量达到预设的目标注剂量时停泵；

泵效监测步骤、计算停泵时所述加药泵的泵效和停泵后泵出口处的实时压力递减速度，基于此，利用预设的含有不同泵工作状态划分区域信息的泵效与停泵后压力递减速度关系模型，确定停泵后所述加药泵的工作状态。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述泵效监测步骤中，进一步，

获取在所述当前注剂过程启动前所述加药泵的初始额定排量；

根据所述初始额定排量，得到在所述加药泵运行阶段对应的第一实际排液量；

根据所述加药泵运行阶段内所述储液罐的第二实际排液量、和所述第一实际排液量，计算停泵泵效。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述泵效监测步骤中，进一步，

设置在停泵后所述泵出口处的实时压力采集时间范围；

根据所述实时压力采集时间范围、停泵时所述泵出口处的停泵压力、以及停泵后所述泵出口的实时压力，得到所述实时压力递减速度。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的方法，其特征在于，所述累计注剂量计算步骤，包括：

根据当前注剂过程中所述加药泵启动时对应的所述储药罐的初始液位、所述加药泵运行时所述储药罐在不同时刻下的实时液位、以及储液罐横截面积，利用累计注剂量计算式，实时计算所述累计注剂量。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的方法，其特征在于，进一步，

设置所述关系模型中用于限定所述加药泵处于不同工作状态的第一泵效阈值和第二泵效阈值，其中，所述第一泵效阈值表示所述加药泵发生电流过载使其无法加载时对应的最小泵效，所述第二泵效阈值表示所述加药泵正常工作时对应的最低泵效；

设置所述关系模型中用于限定所述加药泵处于不同工作状态的第一压力递减速度阈值和第二压力递减速度阈值，其中，所述第一压力递减速度阈值为所述泵出口处所在通道内的最小压力递减速度，所述第二压力递减速度阈值为所述泵出口处所在通道内正常状态下的压力递减速度；

利用所述第一泵效阈值、所述第二泵效阈值、所述第一压力递减速度阈值和所述第二压力递减速度阈值，构建所述关系模型，使得该模型划分为多个区域，每个所述区域对应表示所述加药泵的相应工作状态。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述关系模型中的加药泵工作区域包括：正常工作区、气蚀影响泵效区、轻度磨损区、重度磨损区、电流过载区和数据传输异常区。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，进一步，

在判断出当前加药泵工作在所述气蚀影响泵效区时，生成第一预警信号，以利用该信号控制设置在所述泵出口处所在通道内的泄压阀启动。

8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述停泵泵效利用如下表达式计算：

其中，η₂表示停泵泵效，A表示所述储液罐的横截面积，h₁表示启泵前所述储液罐的初始液位，h₂表示停泵时所述储液罐的液位，t₁表示启泵时刻，t₂表示停泵时刻，Q₀所述初始额定排量。

9.根据权利要求2或8所述的方法，其特征在于，所述初始额定排量为前一次使用当前加药泵时加药泵运行阶段对应的停泵排量，其中，所述初始额定排量利用如下表达式计算：

其中，Q₀表示所述初始额定排量，A表示所述储液罐的横截面积，h’表示前一次使用当前所述加药泵时对应的启泵时刻所述储液罐中的液位，h₀表示前一次使用当前所述加药泵时对应的停泵时刻所述储液罐中的液位，t’表示前一次使用当前所述加药泵时对应的启泵时刻，t₀表示前一次使用当前所述加药泵时对应的停泵时刻。

10.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述累计注剂量计算式利用如下表达式表示：

L_in＝10A(h₁-h_in)

其中，A表示所述储液罐的横截面积，h₁表示启泵前所述储液罐的初始液位，h_in表示所述加药泵运行过程中所述储液罐的实时液位，L_in表示所述累计注剂量。

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